新型超级电容器有望让无人机“机身即电池”

南京航空航天大学教授朱孔军团队研发的新型碳纤维结构超级电容器有望让无人机“机身即电池”，为破解无人机“续航载重不可兼得”的困局提供全新思路。近日，相关研究成果发表于《先进材料》。

随着我国“双碳”目标推进，无人机已广泛应用于机场巡查、城市配送等领域。当前的主流无人机机身采用航空级碳纤维复合材料，密度仅为钢的1/4，强度却是钢的7倍，能最大程度减重。然而，传统的电池系统却成了减重的“绊脚石”。

据计算，一架载重5公斤的物流无人机，电池重量就达到3公斤，同时还需要增加0.5公斤配重保持平衡。一些企业为了让无人机能够多飞5公里，不得不减少1公斤货载。这种不得已的“取舍”让很多企业陷入两难。

在一次国际会议上，朱孔军接触到“结构储能一体化”概念，灵光一闪：“能不能让机身结构本身储能？”此后，他便带领学生着手研发碳纤维结构超级电容器。

在朱孔军指导下，南京航空航天大学2023级硕士生周恒将碳纤维电极和环氧树脂基固体电解质相结合，尝试做成“能承重的储能器件”，历经近百次试验后，终于做出了达标样品。“还原氧化石墨烯像‘电流高速公路’，让电传得快；钒氧化物像‘能量仓库’，能存更多电。”朱孔军表示，“一层薄薄的涂层，就有望让碳纤维储电量提升数倍。”

“普通储能设备受压后储电量会下降，我们的反而更好。”周恒解释，材料受压时结合更紧密，电传输更顺畅。更难得的是，该材料还具有抗损坏能力，用刀片划口子、用钻头钻孔后仍能进行工作。此外，它们还可以像搭积木一样，根据实际需求进行灵活组合：需要更高电压时就串联，需要更大容量时就并联。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202514323

（原标题为《南京航空航天大学新型超级电容器有望让无人机“机身即电池”》）